自動化監測系統在基坑監測中的應用

徐文風

摘要：本文使用FMOS監測系統軟件對基坑形變進行了監測，結果表明：該系統能夠根據監測數據現場生成基坑監測點形變曲線圖，提高了數據處理效率；該系統的監測精度較高，根據實踐在監測基坑西北角發現3處較小的水平位移點，獲得位移速率為0.1mm/d～0.3mm/d，為及時確定治理措施提供了依據；根據本次實踐證明，該系統穩定，可靠性高，自動化程度高，在高精度形變監測中具有良好的應用優勢。

關鍵詞：自動化監測系統；基坑監測；形變量

基坑施工監測不僅可保證施工和結構安全，還可對周邊環境影響進行有效控制，減少施工對周邊建構筑物、道路及地下管線等的不利影響，確保環境安全[1]。河源市東源縣萬達廣場1#地塊基坑開挖深度為3.15m～11.10m，基坑形狀為近似矩形，基坑周長約703m，為提高基坑開挖工程的施工質量，使用自動化監測系統對施工區域周圍3倍基坑開挖深度內的土體和基坑圍護結構以及周邊道路、管網進行監測[2]，為保證市政管網的安全運營，保證周邊環境的安全，減小其受施工的影響，保證施工的順利進行奠定基礎。

1.自動化監測系統

流動測站自動化監測軟件（簡稱FMOS）是以TCP/IP、RS232、藍牙、電臺等通訊方式為基本媒介控制高精度監測儀器的工具型軟件，該系統不僅實現了定時定點全自動化監測，也可依靠流動式測站開展半自動化監測，并實時解算變形點坐標，生成報表和變化量曲線，實現全天候自動采集，實時計算，成果輸出一體化。因此，FMOS系統具有如下特征：①只需人工設定相應的監測要求，就可實現如全站儀等對固定點的周期性測量；②能夠適應復雜環境下的監測任務；③自動化程度高，對監測數據能夠及時處理，尤其是對超過警戒值的數據，能夠及時提供形變曲線變化圖以及相應的報表等；④能夠實現多臺全站儀的聯合測量，并進行整體平差計算，確保在長大變形區間內建成成果有效性；⑤能夠對報表進行累計變化量和單點變化量變形曲線分析，確保更加直觀的反應變形區的位移變化量，遠程平臺數據實時上傳數據庫。

2.基坑監測基本概況

2.1儀器設備及監測頻率

本次監測試驗利用索佳精密全站儀對基坑的支護結構頂水平位移進行監測，采用極坐標法觀測，其精度可達 1″級；使用天寶電子水準儀DINI03型對沉降監測點進行測量，精度可達±0.3mm；使用SWJ-8090型鋼尺水位計對基坑及周邊區域的地下水位進行監測，其精度為±5.0mm。監測頻率：①開挖至坑底—底板墊層澆筑完成期間基坑監測為1次/2d；②底板澆筑完成后7天內為1次/2d，7d～14d內為1次/3d，14d～28d內為1次/5d，28天后為1次/10d。

2.2監測控制網布設

基坑頂部水平位移和沉降位移監測的基準點選擇在遠離基坑3倍以外建筑物的樓頂上，基準點編號JZ1、JZ2、JZ3，坐標系統采用1980西安坐標系；道路及管線的沉降基準點布設在基坑深度3倍以外穩固的區域，編號W1、W2、W3。沉降基準點采用獨立水準系，并作為起算點，與道路及管線組成水準網進行聯測。基坑沉降監測點與水平位移監測點對應布設，原則上水平位移與沉降監測點使用同一點，不再另行埋設，根據施工狀況及現場條件先后布置了29個監測點位；地下管線垂直位移監測點埋設時在設計位置鉆孔埋入道釘，布設了41個監測點，編號GX01～GX41。根據基坑現場共布設了17個水位觀測孔，水位孔深度為12m，用鉆機鉆孔至設計深度后清孔后安放PVC透水管，在外側用銅網包好[3]，然后逐節將水位管插入孔內至設計深度，在透水管的深度范圍內回填黃砂，以保持良好透水性，其它段采用回填膨潤土將孔隙填實，成孔后加清水，檢驗成孔質量，孔口用蓋子蓋好。

3.監測結果分析

3.1基坑頂部位移及沉降監測

基坑頂部位移和沉降監測采用索佳系列高精度IX1001智能全站儀、FMOS監測系統軟件和IControl智能通訊控制系統。基坑頂的位移和沉降觀測，從基坑開挖2020年8月4日開始，截止到報告期12月5日，已完成4個月共71次觀測。根據監測結果可知，基坑頂部形變特征包括：①沉降位移：

基坑支護頂部沉降較小，沉降最大點為Y31，下降2.2mm；累計沉降最大點為Y24，累計下沉7.7mm；總體上，基坑頂部整體沉降形變較小。②水平位移：位于基坑西北角的Y22、Y24、Y29點，形變較大，向基坑內側位移3mm～8mm，平均速率約0.1mm/d～0.3mm/d；累計水平位移最大監測點為Y24，累計水平位移約68.4mm，超過控制值18.4mm；其余監測點本月水平位移變形較小，較為穩定。

3.2基坑周圍管線沉降監測

基坑外圍管線的沉降觀測從基坑開挖2020年8月4日開始，截止報告期12月5日，已完成觀測3個月共58期次監測，其監測數據統計見表1。由表1可知：基坑外圍管線、道路沉降量及累計沉降量均較小，沉降最大點為GX23，下降0.56mm；累計沉降最大點為GX02，累計下沉0.74mm，遠遠小于預警值；其余周邊管線各監測點較為穩定。綜上所述，基坑開挖施工對周邊管線未造成影響。

3.3基坑周圍水位觀測點監測

基坑周圍水位觀測從2020年9月28日開始，截止到報告期完成觀測32期次觀測，其監測數據統計見表2。由表2可知：基坑周圍水位上升最大點為SW15，上升0.279m；水位下降最大點為SW05，下降0.737m；累計上升最大點為SW06，上升0.415m；累計下降最大點為SW03，下降1.323m。總體上，基坑水位變化未超預警值，在正常范圍內。因此，基坑開挖對周邊的水位影響不大。

4.結語

綜上所述，自2020年8月4日開始至結束共監測4個月，認為坑支護西北處預警點Y22、Y24、Y29附近還存在較小的水平位移，平均水平位移速率約0.1mm/d～0.3mm/d；結合該區域位于基坑相對較深及周邊地下水位較高的基本現狀，認為對基坑支護壁產生了一定的側壓力，建議該處加強注意，具備基坑回填條件時及時回填。此外，其余點位變形較小，較為穩定；各水位監測點在本月變化小于預警值，較為正常；同時在工程施工過程中，周邊地下管線監測點均變形微小，較為穩定，基坑開挖未對周圍管線造成破壞。

參考文獻：

[1]戚浩平，熊宏齊，陳峻，張宏斌，王繼剛，蔣法成，鄭馨語，等；多場景動態變化基坑形變監測虛擬仿真實驗設計與開發[J].東南大學學報（哲學社會科學版）， 2019， 21（S1）： 146-148.

[2]劉小陽，孫廣通，李峰，宋萍，劉軍，錢安，王秋玲，等；地基SAR基坑微形變監測方法研究[J].紅外與激光工程， 2018， 47（03）： 215-221.

[3]黃彬，柳州信息產業大廈基坑形變監測案例分析[J].測繪與空間地理信息， 2013， 36（04）： 164-166.